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1[용접기사 필기] 13년 2회차
길이가 50cm인 외팔보의 자유단에 정적인 힘을 가하여 자유단에서의 처짐량이 1cm가 되도록 외팔보를 탄성 변형시키려고 한다. 이 때 필요한 최소한의 에너지는? (단, 외팔보의 세로탄성계수는 200 GPa, 단면은 한 변의 길이가 2cm인 정사각형이라고 한다.)
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3.2 J
2
6.4 J
3
9.6 J
4
12.8 J
해설

정사각 단면의 I=2412=1.33 cm4I=\dfrac{2^{4}}{12}=1.33\,\mathrm{cm^{4}}이고, 외팔보 자유단 처짐 δ=PL33EI\delta=\dfrac{PL^{3}}{3EI}에서 필요한 하중은 P=3EIδL3=640 NP=\dfrac{3EI\delta}{L^{3}}=640\,\mathrm{N}이다. 탄성변형에너지는 U=12Pδ=12×640×0.01=3.2 JU=\dfrac{1}{2}P\delta=\dfrac{1}{2}\times640\times0.01=3.2\,\mathrm{J}이다.

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